[发明专利]一种离子束流自动测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种离子束流自动测量系统，其特征在于包括：离子源系统（1）、接口法兰（2）、真空室（3）、束流强度测量探头（4）、发射度测量探头（5）、能散度测量探头（6）、单原子离子比测量探头（7）、束流截止装置（8）、第一步进电机驱动装置（9）、第二步进电机驱动装置（16）、第一步进电机（10）、第二步进电机（12）、第三步进电机（17）、第四步进电机（21）、第一扫描电场电源（14）、第二扫描电场电源（19）、扫描磁场电源（23）、第一A/D卡（11）、第二A/D卡（15）、第三A/D卡（20）、第四A/D卡（24）、第五A/D卡（25）、第一D/A卡（13）、第二D/A卡（18）、第三D/A卡（22）和计算机（26）；离子束流从离子源系统（1）引出后，由连接真空室（3）的接口法兰（2）进入真空室（3），真空室（3）中在束流线的两侧安装了束流强度测量探头（4）、发射度测量探头（5）、能散度测量探头（6）和单原子离子比测量探头（7），在真空室（3）中分别单独完成对离子束流的束流强度、发射度、能散度、单原子离子比的自动测量；计算机（26）通过第一步进电机驱动装置（9）和第一步进电机（10）控制束流强度测量探头（4）进入和撤离束流线，束流强度测量探头（4）得到的电流信号通过第一A/D卡（11）转换成数字信号传输到计算机（26）中，计算机（26）对此信号进行滤波与成形处理并予以显示；计算机（26）通过第一步进电机驱动装置（9）和第二步进电机（12）控制发射度测量探头（5）进入和撤离束流线，计算机（26）发出的数字指令由第一D/A卡（13）转换成模拟信号后，控制第一扫描电场电源（14）对发射度测量探头（5）中扫描电场的电压进行扫描，发射度测量探头（5）得到的电流信号、束流位置信号和第一扫描电场电源（14）得到的电压信号通过第二A/D卡（15）转换成数字信号输入到计算机（26），计算机（26）进行发射度计算，并将计算结果予以显示；计算机（26）通过第二步进电机驱动装置（16）和第三步进电机（17）控制能散度测量探头（6）进入和撤离束流线，计算机（26）发出的数字指令由第二D/A卡（18）转换成模拟信号后，控制第二扫描电场电源（19）对能散度测量探头（6）中扫描电场的电压进行扫描，能散度测量探头（6）的电流信号以及第二扫描电场电源（19）输出的电压信号通过第三A/D卡（20）转换成数字信号后传输到计算机（26），计算机（26）进行能散度计算，并将计算结果予以显示；计算机（26）通过第二步进电机驱动装置（16）和第四步进电机（21）控制单原子离子比测量探头（7）进入和撤离束流线，计算机（26）发出的数字指令由第三D/A卡（22）转换成模拟信号后，控制扫描磁场电源（23）对单原子离子比测量探头（7）中磁场的场强进行扫描，单原子离子比测量探头（7）得到的电流信号以及扫描磁场电源（23）输出的电压信号通过第四A/D卡（24）转换成数字信号传输到计算机（26），计算机（26）计算单原子离子比，并将计算结果予以显示；束流截止装置（8）中的电流信号经第A/D卡（25）转换成数字信号传输到计算机（26）中，计算机（26）对此信号进行滤波与成形处理并予以显示，由显示的波形的稳定性判断束流是否达到稳定状态。

2.根据权利要求1所述的一种离子束流自动测量系统，其特征在于：所述离子束流的能量应低于200keV，离子束流强度低于180mA。

3.根据权利要求1所述的一种离子束流自动测量系统，其特征在于：所述的束流强度测量探头（4）为一个法拉第筒，其结构包括第一极板（29）、第二极板（30）、圆孔（28）、筒体（31）、进水口（32）、冷却水流动槽（33）、出水口（34）；圆孔（28）开在第一极板（29）和第二极板（30）上，第一极板（29）位于第二极板（30）前，筒体（31）位于第二极板（30）后，冷却水流动槽（33）缠绕分布在筒体（31）外侧，进水口（32）位于筒体（31）前端，出水口（34）位于筒体（31）后端。

4.根据权利要求1所述的一种离子束流自动测量系统，其特征在于：所述发射度测量探头（5）包括：第一入射缝（37）、第一出射缝（40）、第一上极板（38）、第一下极板（39）、第二法拉第筒（41）；第一上极板（38）和第一下极板（39）平行放置，位于第一入射缝（37）和第一出射缝（40）之间，第一入射缝（37）和第一出射缝（40）的开口方向平行于第一上极板（38）和第一下极板（39），第二法拉第筒（41）位于第一出射缝（40）之后。